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多维视频技艺摹拟在电动叉车合理化实验运用
发布日期:2012-2-18   浏览次数:   作者:凯莎工业   来源:http://www.kaesarchina.com
       初等三维变换式(1)是1个十分有用的变换矩阵,它可以描述三维空间的各种变换,但直接使用却十分困难。不如先分析平移、缩放、旋转等初等三维变换矩阵。对初等三维变换矩阵进行组合,就得到了组合三维变换矩阵,从而实现一般性的三维几何变换。下面是几个重要的初等三维变换矩阵:P=100001000010lmn1,Rx=10000cs00-sc0001,Ry=c0-s0010s0c00001,Rz=cs00-sc0000100001(2)式中:P为平移矩阵,矩阵中l,m,n分别为沿x,y,z轴的平移量;矩阵Rx,Ry,Rz分别为绕x,y,z轴的旋转,其旋转角度为,这里规定角度逆时针为正;c=cos;s=sin.
  组合三维几何变换三维几何变换可以任意组合,并且表示总变换的矩阵可以是每个初等三维矩阵乘积的形式。任意数目的几何变换都能以这种方式组合在一起并产生1个表示总变换的矩阵T,它由n个独立变换矩阵T1,T2,,Tn相乘得到:T=T1T2Tn(3)。
  围绕任意轴的旋转矩阵的推导采用组合三维几何变换能实现组合旋转,能执行一系列的绕x,y,z轴的旋转。通过组合这3个初等变换就能得到1个总旋转矩阵,由下式给出:R=Rx(1)Ry(2)Rz(3)(4)围绕经过原点的轴旋转式中:Rx,Ry,Rz分别为绕x,y,z轴的旋转矩阵;角度1,2,3常被称为欧拉角。由欧拉定理可知,任何三维旋转都能通过绕x,y,z轴的3个基本旋转得到。下面以组合旋转的方式来构建绕经过原点的任意轴的旋转。将这个看似复杂的旋转分解为一系列熟悉的初等三维旋转,按一定的顺序组合起来。操作步骤如下:执行2个旋转使得方向向量u和x轴对齐。执行1个角度为的绕x轴的旋转。撤销2个对齐旋转,恢复u原来的位置。
  这就是1个以经典方式产生的绕经过原点的任意轴的旋转。从本质上看,它就是在二维平面中围绕某一点旋转的翻版。首先为1个简单的旋转操作做准备,然后执行这个操作,最后撤销准备工作。它的总变换矩阵为<3>Ru=RyRz(-)RxRzRy(-)(5)式(5)只是绕经过原点的任意轴的旋转矩阵,并不是真正意义上的绕任意轴的旋转矩阵。假如该旋转轴不通过原点怎么办那么就需要对式(5)进行扩展,使其满足一般意义上的绕任意轴旋转。扩展步骤如下:执行1个平移使旋转轴经过坐标原点。执行绕经过原点的任意轴的旋转操作。
  验证电动叉车稳定与否的关键就是看电动叉车在倾翻过程中联合重心线是否超出叉车的支撑平面。因此,电动叉车联合重心的位置对稳定性的影响很大,同时也决定了叉车能否通过稳定性试验。为了方便建模,这里主要关心联合重心这个关键点,用4个代表整台电动叉车的位置和支撑平面。在如所示的坐标系中,基于电动叉车以及试验平台的基本参数,通过计算各个点的坐标值,从而建立电动叉车纵向稳定性试验的三维模型。在该模型中,S为联合重心,Q为荷载中心,G为叉车自重重心。S位于G和Q的连线上,它的位置由G,Q的位置来确定。
  考虑到门架自重相对于整车的自重较小,也为简化联合重心的计算,这里可以忽略门架后倾对自重重心G产生的影响。在货物起升和门架后倾阶段,Q将上升到一定高度并绕前轮轴线AB旋转,这将使联合重心S分别沿y轴和z轴正方向移动。此外,G的位置也会对S产生影响,尤其是G在高度方向(y轴方向)的变化对S的高度影响很大。在倾斜平台倾翻阶段,Q,S和G同时绕x轴顺时针旋转,联合重心线将逐渐靠近叉车支撑平面的边缘。
  利用VisualC++编程可以实现纵向稳定性试验的可视化设计。是纵向稳定性试验的倾翻模型,通过调整倾斜平台的倾斜度,来控制纵向的倾翻过程。当过联合重心S的重力线2与图中的倾翻临界线1重合时,联合重心线将要超出叉车支撑平面,叉车有倾翻的危险,此时的倾斜度不能再增大。将其与该工况下的倾斜度指标作比较,如果大于倾斜度指标,表示稳定,否则就需要调整叉车重心高度、轴距等设计参数,直到验证合格为止。
  但是,仿真试验毕竟是虚拟试验,不可能满足真实实验中所有的情况,为了方便叉车稳定性试验的仿真,这里忽略了叉车门架前倾或后倾以及有无驾驶员等因素对叉车联合重心位置产生的影响。可以说,仿真试验是必要的,因为它在设计中保证了叉车的稳定性,但与真实的试验还有一定的差距,不能用仿真试验取代真实实验。

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